对于工业网络,其中两个最重要的性能因素是确定主义和速度。换句话说,工业网络必须能够在指定,可预测的时间段内提供数据,并且他们需要尽快这样做。在描述网络速度时,通常使用三种规格:比特率,波特和循环时间。
在这里,我们将看看这三种网络速度的衡量标准是如何关联的,以及哪种标准通常被认为是工业网络中最重要的。
比特率
衡量网络速度的一个指标是比特率,比特率是网络在一段时间内可以传输的比特数,通常表示为千比特每秒(kbit/s或kbps)、兆比特每秒(Mbit/s或Mbps)或千兆比特每秒(Gbit/s或Gbps)。在网络术语中,比特率有时被称为网络带宽,例如,EtherCat G通常被描述为具有1 Gbit/s的“带宽”。
工业以太网网络使用以太网帧发送数据。该帧包括识别信息,例如源和目的地地址,以及用于错误检查的信息。实际数据部分通常可以高达1500字节(1字节= 8位)。
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位或字节?
一点是数字数据的数量 - 表示为“0”或“1”。虽然在参考传送的数据量时使用单位“比特”,但是当参考一组数据的大小时,使用单位“字节”。(一个字节等于8位)。例如,由Internet提供商宣传的下载和上传速度以每秒位(通常是Mbps)给出,但计算机上的数据存储容量以字节为单位(例如2 GB或1 TB)。
注意,在单位缩写中,表示“bit”的“b”为小写(Mbit, Mbps),表示“byte”的“b”为大写(kB, MB, GB)。
波特
术语“波特”指的是携带数据位元的信号。这个信号每秒钟经历几次电压、频率或相位的变化,这些变化被称为符号变化,有时也称为信号事件。术语“波特”是符号变化率的表达式:1波特(Bd)等于每秒一个符号变化。
如果信号仅具有两个状态,并且每个状态携带一位,则比特率和波特(有时称为“波特率”或“信号速率”)等于。然而,符号可以具有多于两个状态,因此可以在一个信号上承载多个比特。在这些情况下,比特率(BPS)将高于波特率(BD)。
比特率比波特率(或波特率)更常用来描述工业网络的速度,尽管在某些情况下波特率仍然被使用。虽然波特率实际上是比特率,但以比特每秒表示的波特率规格并不少见——例如,“波特率= 100mbps”。
周期时间
工业网络中的周期时间是指数据从主节点(控制器)传输到网络中所有节点(设备),然后将更新后的数据返回给控制器所需的时间。与比特率或波特率不同,有许多变量对周期时间有贡献,包括传输的数据量,网络中的节点数量,网络电缆的长度,是否存在集线器和交换机,以及网络设备本身固有的处理延迟。
EtherCat是一种工业以太网网络,它向网络中的每个节点或设备发送一帧包含所有必要数据的数据。EtherCAT网络的周期时间是帧从主节点到所有节点,再回到主节点所花费的时间。
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循环时间通常是工业网络速度最重要的衡量标准,因为它决定了设备 - 伺服驱动器,开关和执行器的快速 - 可以更新,以确保系统按预期行为。
例如,在机床应用中,主轴驱动器需要及时接收更新的扭矩命令,以纠正任何位置上的错误,防止可能导致报废、返工甚至损坏机器的操作。这就是为什么许多工业以太网协议被明确地以最小化网络周期时间为目标而开发的原因——以满足日益复杂、多轴、协调运动的要求。
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